Vom Verlieren und Finden: Chandra findet verschollene Materie

Das NASA-Observatorium Chandra entdeckte die gesuchte Materie in zwei Wolken. Diese Wolken sind der beste Beweis, dass ein größeres kosmisches Gewebe aus heißem Gas die lang gesuchte Materie enthält.

Ein Beitrag von Claudia Michalecz. Quelle: NASA/Chandra.

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Diese Abbildung zeigt die Absorption der Röntgenstrahlung durch zwei Gaswolken von Mkn 421 . Dies bildete die Grundlage für die Arbeit von Fabrizio Nicastro, welche zur Entdeckung der fehlenden Baryonen führte. [Quelle: NASA, CXC/M.Weiss]

Verschiedene Abmessungen geben eine gute Schätzung der Massendichte der Baryonen im Universum vor 10 Milliarden Jahren. Jedoch ist irgendwann in den letzten 10 Milliarden Jahren ein großer Bruchteil der Baryonen verloren gegangen.

„Der Bestand aller Baryonen in Sternen und Gasen innerhalb und außerhalb von Galaxien beträgt nur knapp die Hälfte der Baryonen, welche kurz nach dem Urknall existierten“, erklärt Nicastro vom Harvard-Smithsonian Center für Astrophysik. „Nun haben wir einen wahrscheinlichen Schlupfwinkel der fehlenden Baryonen gefunden.“

Nicastro und seine Kollegen stolperten nicht zufällig über die vermissten Baryonen – sie suchten nach ihnen. Mit Computersimulationen von der Formung der Galaxien und Nebelhaufen versuchten sie das Verschwinden der Baryonen zu verstehen. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass extrem weitschweifige netzartige Systeme von Gaswolken, von denen Galaxien und Nebel von Galaxien geformt wurden, Baryonen enthalten.

Diese Wolken forderten fast, entdeckt zu werden. Sie besitzen einen voraussagbaren Temperaturbereich von wenigen hunderttausend bis zu einer Million Grad Celsius. Außerdem haben sie noch eine überaus geringe Dichte. Hinweise auf diese so genannte warm-hot intergalactic matter (WHIM) wurden bereits rund um unsere Galaxie entdeckt. Jedoch hat der Mangel von definitiven Anzeichen für WHIM außerhalb unserer näheren kosmischen Nachbarschaft jegliche Schätzung der Massendichte unmöglich gemacht.

Diese Wolken wurden schließlich in der Galaxie Mkn 421 durch Röntgenbilder entdeckt. Die Daten der Röntgenbilder zeigten, dass Spuren von Karbon, Stickstoff, Sauerstoff und Neon vorhanden sind. Die Temperatur der Wolken beträgt etwa eine Million Grad Celsius. Kombinationen von diesen Daten mit Beobachtungen im ultravioletten Bereich ermöglichten es dem Team, die Ausdehnung und die Dichte der Wolken festzustellen.

Nicastro und seine Kollegen vertreten die Meinung, dass die Größe und der Aufbau der Wolken repräsentativ für andere Wolken ist. Dadurch konnten sie die erste glaubwürdige Abschätzung der durchschnittlichen Massendichte von Baryonen aller ähnlichen Wolken überall im Universum, erstellen. Sie entdeckten, dass diese Massenangabe mit der der fehlenden Baryonen übereinstimmt.

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